INTERNATIONAL CONGRESSJornadas Técnicas
Resistencias de Malas Hierbas a herbicidas en los cultivos de Olivo,
Cereales, Cítricos y ArrozFeria Valencia, 2 de octubre de 2014
Los mecanismos de resistencia de las malas hierbas a los herbicidas
Implicaciones para el manejo de las resistencias
Mercedes RoyuelaDpto. Ciencias del Medio NaturalUniversidad Pública de Navarra
Los mecanismos de resistencia de las malas hierbas a los herbicidas
Implicaciones para el manejo de las resistencias
La resistencia a herbicidas es la capacidad evolutiva de una población de malezas para sobrevivir a la aplicación de un herbicida que se sabe que previamente la controlaba.
Año 1 Año 2 Años posteriores
El número de individuos resistentes al herbicida en la población cambia con el tiempo.
La tolerancia a herbicidas es la capacidad inherente de una especie para sobrevivir y reproducirse después de un tratamiento herbicida. No ha existido una selección actuando sobre la especie de maleza tolerante y no hay cambios en la falta de respuesta de la especie de maleza al herbicida a través del tiempo.
Año 1 Año 2 Años posteriores
El número de individuos tolerantes al herbicida no es afectado directamente por el herbicida.
Cambio en la respuesta de la pb con el tiempo:
SI, en resistencias, sólamente algunos individuos eran tolerantes
NO, en tolerancias, la población siempre ha sido tolerante al
herbicida.
El mecanismos fisiológico para tolerar o resistir es similar
no hay nuevos inventos (en herb totales?)
-en RESIS sólo algunos individuos tenían la capacidad
-en TOLER la capacidad es característica de la especie
No basado en la dianaresistencia no
target-site
(TRANSLOCACIÓN)
ABSORCIÓN
MODODE ACCIÓN
MECANISMODE ACCIÓN
Muerte de la planta
ACCIÓN HERBICIDA
Aplicación herbicida
Los mecanismos de resistencia de las malas hierbas a los herbicidas
sH
sustratoenzima
producto
H
HH
H
HH
H
H
Casos de Resistencia / Tolerancia
H
H HHH
HH
HH
Basado en la dianaresistencia target-site
Supervivencia de la planta
ABSORCIÓN
Aplicación herbicida
TRANSLOCACIÓN
MODO
DE ACCIÓN
MECANISMODE ACCIÓN
SELECTIVIDAD FISIOLÓGICA
basada en las propiedades de
algunas plantas de impedir que el
herbicida actúe como tal una vez absorbido
No basado en la dianaresistencia no target-site
Absoción reducida
Translocación reducida
Alta tasa de degradación del herbicida
Secuestro del herbicida
Basado en la dianaresistencia target-site
Diana insensible
Mecanismos de Resistencia
Sobreexpresión de la diana
Basado en la dianaresistencia target-site
Diana insensible
enzima diana
ss
s
s
s
s
+
enzima diana
no sensible
ss
s
s
+s
H
HHH H
H
H
p
enzima diana
no sensible
enzima diana
enzima diana
H
HH
enzima diana
no sensible
Mecanismos de Resistencia
s
penzima+
ss
s
senzima enzima
Basado en la dianaresistencia target-site
Diana insensible
enzima diana
enzima diana
no sensible
Mecanismos de Resistencia
H
H
H
enzima diana sensible
gen
H: herbicidaS: sustratoS: sustrato H: herbicida
H
S: sustrato
H: herbicida
enzima dianano sensible
enzima diana sensible
H: herbicida
gen
H: herbicidaS: sustratoS: sustrato H: herbicida
gen*
S: sustrato
H
S: sustrato
H: herbicida
enzima dianano sensible
enzima diana sensible
S: sustrato H: herbicida
gen
H: herbicidaS: sustratoS: sustrato H: herbicida
“modificación”
-proteína muy homogénea en todos los organismos del reino (plantas), no existe la modificación
-mutación que se genera tras muchos ciclos reproductivos-puntualmente está en algunos individuos.-característico de la especie-característico de la clase: mono, dico.
frecuencia de la "modificación"-
+
S: sustrato H: herbicida
S: sustrato H: herbicida
Basado en la diana
Diana insensible
Mecanismos de Resistencia
enzima diana
enzima diana
no sensible
H
H
Características del herbicida-muy eficaz - muy persistente
Caracterísicas de la mutación (frec. de la mutación)-un único gen-dominante/recesiva-herencia citoplásmica-relación con el lugar activo
evolución de la resistencia
coste fisiológico de la mutación
Es el mecanismo de resistencia más frecuente en malas hierbas
inhibidores PSII a triazinas
inhibidores de ALS
inhibidores ACCasa
glifosato: mutaciones EPSPS Pro-106
inhibidores de proto-porfirinógena IX oxidasa
S: sustrato H: herbicida
S: sustrato H: herbicida
Basado en la diana
Diana insensible
Mecanismos de Resistencia
enzima diana
enzima diana
no sensible
H
H
Es el mecanismo de resistencia mas frecuente en malas hierbas
Inhibición competitiva por el sustrato (PQ). Una mutación de resistencia única ha evolucionado de forma independiente a nivel mundial. Una mutación puntual en el gen cloroplástico psbA (herencia materna) codifica la proteína D1: sustitución de aminoácido Ser-264-Gly en el sitio de unión PQ. Con algunas excepciones prácticamente todas las especies de malezas resistentes a triazinas tienen esta mutación.
Ser-264-Gly ---------- +triazinas - der.UREA
Ser-264-Thr * ------------------- +triazinas + der.UREAVal-219-Ile ------------------- - triazinas + der.UREAAsn-266-Thr * --------------- - triazinas + der.UREA Ala-251-Val ------------------- - triazinas + der.UREA Phe 255-Ile ------------------- - triazinas + der.UREA
inhibidores PSII a triazinas
inhibidores PSII a triazinas
inhibidores de ALS
inhibidores ACCasa
glifosato: mutaciones EPSPS Pro-106
inhibidores de proto-porfirinógena IX oxidasa
S: sustrato H: herbicida
S: sustrato H: herbicida
Basado en la diana
Diana insensible
Mecanismos de Resistencia
enzima diana
enzima diana
no sensible
H
H
Es el mecanismo de resistencia mas frecuente en malas hierbas
-Inhibición no competitiva. El herbicida se une fuera del lugar de acción del herbicida, cerca de la unidad reguladora. En Pro-197, hay 11 sustituciones posibles . Las mutaciones Pro-197 son, con mucho, las más frecuentemente observadas .
inhibidores de ALS
Pro-197-Ser -particularmente común con respecto
a otras Pro197-es la que más probablemente
proporciona resistencia sin “coste”-requiere sólo una mutación de
nucleótidos
inhibidores PSII a triazinas
inhibidores de ALS
inhibidores ACCasa
glifosato: mutaciones EPSPS Pro-106
inhibidores de proto-porfirinógena IX oxidasa
S: sustrato H: herbicida
S: sustrato H: herbicida
Basado en la diana
Diana insensible
Mecanismos de Resistencia
enzima diana
enzima diana
no sensible
H
H
Es el mecanismo de resistencia mas frecuente en malas hierbas
-No del todo conocido, parece inhibición semicompetitiva por el sustrato acetilCoA-Mucha variedad en “coste”, en resistencias a carios tipos de herb. ....
Ile 1781 leu, la más frecuente
inhibidores ACCasa Enzima ACCasa gramíneas dicotiledóneas
plastidial homomérica Multimérica (proc.)
Diana de 3 tipos de Herb
Insensible a herbicidas
FOPS DIMS fenilpirazolinas
inhibidores PSII a triazinas
inhibidores de ALS
inhibidores ACCasa
glifosato: mutaciones EPSPS Pro-106
inhibidores de proto-porfirinógena IX oxidasa
S: sustrato H: herbicida
S: sustrato H: herbicida
Basado en la diana
Diana insensible
Mecanismos de Resistencia
enzima diana
enzima diana
no sensible
H
H
Es el mecanismo de resistencia mas frecuente en malas hierbas
glifosato: mutaciones EPSPS Pro-106-Ser
Inhibición competitiva por el segundo sustrato, muy difícil encontrar modificación que siga con funcionalidad
Pro-106 -región altamente conservada(muy poca resistencia)
-ser, Eleusine indica-thr, Eleusine indica-ala, Lolium
Basado en la diana
Diana insensible
Mecanismos de Resistencia
enzima diana
enzima diana
no sensible
HH
Sobreexpresión de la diana s
s
s
s
+H
HH s
enzima
s
enzima
s
enzima
s
enzima
s
enzima
s
enzima
H
enzima diana
s
H
enzima diana p
enzimaenzima
enzimaenzima
H
enzima diana sensible
gen
promotor
Basado en la diana
Diana insensible
Mecanismos de Resistencia
Sobreexpresión de la diana
enzima diana
enzima diana
no sensible
H
H
Es un mecanismo de resistencia muy poco común en poblaciones de malas hierbas- Grupo G
Basado en la diana
Diana insensible
Mecanismos de Resistencia
Sobreexpresión de la diana
enzima diana
enzima diana
no sensible
H
H
-No incrementar la presión de selección (frecuencia de uso de herbicidas del mismo mecanismo de acción sobre las mismas poblaciones)
-especial riesgo con algunos herbicidas:-grupo de acción: A, B, C...(variabilidad natural del lugar de accción, del enzima diana)
-especial riesgo con algunas especies-Autógamas porque replican la variación intrínseca de las poblaciones-Alógamas porque la variabilidad es mucho mayor-especies con alta velocidad de reproducción 2-3 ciclos anuales
Implicaciones para el manejo
No basado en la Dianaresistencia no target-site
Absoción reducida
Translocación reducida
Alta tasa de degradación del herbicida
Secuestro del herbicida
Basado en la Diana resistencia target-site
Diana insensible
Mecanismos de Resistencia
Sobreexpresión de la diana
H
HHH
H
H HH
H
Aplicación herbicida
Supervivencia de la planta
ABSORCIÓN
TRANSLOCACIÓN
MODO
DE ACCIÓN
MECANISMODE ACCIÓN
No basado en la dianaresistencia no target-site
Absoción reducida
Translocación reducida
Alta tasa de degradación del herbicida
Secuestro del herbicida
Mecanismos de Resistencia
Indices restringidos de translocación de herbicidas / secuestro-glifosato
-en Lolium rigidum, Conyza, Sorghum-más frecuente que la mutación EPSPS Pro-106-en Lolium aparece adicionalmente a Pro-106-mecanismo desconocido, probable transportador de membrana de la vacuola (secuestro)-tiene un coste fisiológico
- -paracuat mecanismo desconocido, probable transportador de membrana de la vacuola (secuestro)
No basado en la dianaresistencia no target-site
Absoción reducida
Translocación reducida
Alta tasa de degradación del herbicida
Secuestro del herbicida
Mecanismos de Resistencia
Citocromo P450 (P450 monooxigenasas)-hay más de 2000 secuencias distintas de P450 monoox., no del
todo conocidas sus funciones fisiológicas.-En los casos de resistencias hay mayor actividad de algunas
P450 modificadas, sin conocer específicamente.-muchas veces seguido de conjugación y secuestro del producto -No es específico de un grupo de herbicidas, hay herbicidas de
diferente mecanismo de acción que son metabolizables por estos enzimas ----> hay casos de resistencia cruzada a distintos tipos de herbicidas
Glutation S-transferasa-Enzimas multifuncionales que catalizan conjugación con glutation. Posteriormente puede darse secuestro vacuolar o exudado radical-Las resistentes presentan GST mutantes más eficaces , más activos (no más expresados), con mejor unión al herbicida.-A veces va unido citocromo P450-Abutilon (atrazinas), Echinochloa (fenoxaprop)
Absoción reducida
Translocación reducida
Alta tasa de degradación del herbicida
Secuestro del herbicida
Mecanismos de Resistencia
En tolerancias, es muy habitual como mecanismo en cultivos:-Atrazinas (Maíz) -Inhibidores ALS (casi todos los cultivos)
No basado en la dianaresistencia no target-site
En general poligénicos,Muy poco conocidos,No responden a grupos de mecanismo de acción
No basado en la dianaresistencia no target-site
Absoción reducida
Translocación reducida
Alta tasa de degradación del herbicida
Secuestro del herbicida
Mecanismos de Resistencia
No basado en la diana
Absoción reducida
Translocación reducida
Alta tasa de degradación del herbicida
Secuestro del herbicida
Basado en la diana
Diana insensible
Mecanismos de Resistencia
Sobreexpresión de la diana
Manejo-Evitar Presión de selección sobre los grupos
de acción herbicida (A, B…) rotar herbicidas de distintos grupos
-Dejar de aplicar el grupo de herbicidas al que hay resistencia
-Atención a la pareja: especie con poblaciones resitentes/herbicida, de la bibliografía
-Cuidado sobre todo con las dosis subletales.
-Falta conocimiento
enzima diana
enzima diana
no sensible
HH